本發明專利技術公開一種用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備工藝及其應用，包括：(1)改性堿渣的制備：將主要成分為碳酸鈣和硫酸鈣的堿渣與二氧化硅粉末混勻后進行煅燒，使堿渣轉換成以硅酸三鈣為主要成分的產物，將該產物粉碎，得改性堿渣。(2)降酸內芯的制備：將草木灰與粉煤灰混合后造粒得到的內核微粒，然后在其表面包覆含有粉煤灰、木質顆粒、改性堿渣和水的漿料包覆層，完成后靜置，即得降酸內芯。(3)生物碳改良劑的制備：將生物碳顆粒、氧化鈣、所述改性堿渣混合后制成漿料，將該漿料包覆在所述降酸內芯的表面，完成后靜置，即得生物碳改良劑。本發明專利技術不僅能夠對酸性土壤進行降酸，且在土壤返酸后可再次發揮降酸作用，克服了土壤返酸的問題。題。
【技術實現步驟摘要】
一種用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備工藝及其應用
[0001]本專利技術涉及酸性土壤改良
，具體涉及一種用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備工藝及其應用。
技術介紹
[0002]酸性土壤一般是指酸堿度(pH)小于6.5的土壤，其在我國廣泛分布，尤其是是南方多雨的地區，這些地區的土壤的鹽基淋失比較嚴重，導致其中的堿金屬流失嚴重，而氫離子等致酸離子得以大量保留，從而形成了酸性土壤，而且這種土壤同時還存在著板結嚴重的問題，導致土壤的理化環境、營養結構等比較惡劣，植物不宜生存。為了對酸性土壤進行改良，開發了多種改良技術，傳統的方法是向酸性土壤中混入石灰或石灰石粉等堿性物質，是一種改良酸性土的關鍵措施，具有反應迅速，作用強烈的特點，可以快速降低土壤酸度。但這類方法存在的不足是：這種方式是通過加入堿性物質直到土壤變為微酸性(pH 6.5～7)或中性，這決定了無法在土壤中保留更多的堿性物質，否則會使土壤堿化。因此，這種技術雖然見效快，但存在后效短，土壤返酸后無能為力的問題。
技術實現思路
[0003]本專利技術的目的是提供一種用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備工藝及其應用。本專利技術的技術不僅能夠對酸性土壤進行降酸，而且在土壤返酸后可以再次發揮降酸作用，克服了土壤返酸的問題。具體地，本專利技術公開如下技術方案。
[0004]第一，本專利技術提供一種用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備方法，包括如下步驟：
[0005](1)改性堿渣的制備：將主要成分為碳酸鈣和硫酸鈣的堿渣與二氧化硅粉末混勻后進行煅燒，使堿渣轉換成以硅酸三鈣為主要成分的產物，將該產物粉碎，即得改性堿渣，備用。
[0006](2)降酸內芯的制備：將草木灰與粉煤灰混合后造粒得到的內核微粒，然后在其表面包覆含有粉煤灰、木質顆粒、改性堿渣和水的漿料包覆層，完成后靜置，即得降酸內芯。
[0007](3)生物碳改良劑的制備：將生物碳顆粒、氧化鈣、所述改性堿渣混合后制成漿料，將該漿料包覆在所述降酸內芯的表面，完成后靜置，形成以膠結碳為主體結構的外包覆層的生物碳改良劑。
[0008]進一步地，在步驟(1)中，所述堿渣與二氧化硅的比例為鈣元素：硅元素的摩爾比為3：1.1～1.25，以使堿渣轉換成以硅酸三鈣為主要成分的產物。
[0009]進一步地，在步驟(1)中，煅燒溫度為1050～1200℃，時間為0.5～1.5小時。在高溫煅燒條件下二氧化硅和堿渣的主要成分碳酸鈣和硫酸鈣反應形成硅酸鈣產物，從而使堿渣這種工藝固廢轉化為制備本專利技術改良劑的目標產物。
[0010]進一步地，在步驟(1)中，所述改性堿渣的粒徑為350～500目，以便于和粉煤灰充分混合，也有利于后期充分水化。
[0011]進一步地，在步驟(2)中，所述草木灰與粉煤灰的重量份比為13～18份：2～5份。將
兩者混勻后濕法造粒，可得到以草木灰為主要組分的微粒。
[0012]進一步地，在步驟(2)中，所述粉煤灰和改性堿渣的重量份比為10～14份：1.8～3份，所述木質顆粒為粉煤灰和改性堿渣總質量的15～23％。優選地，所述木質顆粒的粒徑為100～200目。通過改性堿渣水化使粉煤灰、木質顆粒膠結形成硬化的包覆層對草木灰內核微粒進行前期封存。所述木質顆粒后期腐爛后形成多孔結構，便于草木灰溶解在水分中釋放碳酸根對土壤中鋁離子進行固化。
[0013]可選地，在步驟(2)中，所述漿料固含量為30～40％(質量分數)，也可以以根據實際需要調節，以使所述漿料能夠盡量均勻地包覆在內核微粒表面。
[0014]可選地，在步驟(2)中，所述降酸內芯的粒徑為0.5～1.2cm，其包覆層厚度為0.2～0.8cm。
[0015]進一步地，在步驟(3)中，所述生物碳顆粒、氧化鈣、改性堿渣的重量份比為5～7份：3～4份：1.5～2份。通過改性堿渣水化使生物碳顆粒膠結形成多孔結構包覆層，氧化鈣形成的氫氧化鈣可以快速中和土壤中的酸性物質，降低土壤酸性。
[0016]進一步地，在步驟(3)中，所述漿料的固含量為25～30％(質量分數)，也可以以根據實際需要調節，以使所述漿料能夠盡量均勻地包覆在降酸內芯表面。也可以根據需要進行多次包覆，以便達到所需的包覆厚度。
[0017]可選地，在步驟(3)中，所述外包覆層的厚度為2～3mm。
[0018]可選地，在步驟(2)、(3)中，所述靜置干燥的時間不小于2天，優選為2～4天，更優選地，先在90～95％的濕度環境中靜置一天，然后在自然環境下完成其余的靜置時間，以便于改性堿渣的水化。
[0019]第二，本專利技術提供所述用于酸性土壤的生物碳改良劑在農業、林業等領域中的應用。
[0020]與現有技術相比，本專利技術具有以下方面的有益效果：
[0021]本專利技術的用于酸性土壤的生物碳改良劑首先制備了由粉煤灰、木質顆粒和改性堿渣為組分的外殼包覆草木灰形成的降酸內芯，其特點是不僅可以利用粉煤灰與土壤中氫離子的反應大量消耗土壤中的氫離子，降低土壤的酸性，而包覆其中的草木灰被暫時封存而不參與前期降酸的過程，隨著時間的增加，土壤的酸性不斷被降低，所述木質顆粒逐漸分解，從而使降酸內芯的包覆層形成多孔結構，外界水分更容易進入使草木灰快速溶解，其釋放出大量的碳酸根進入土壤中與鋁離子反應生成碳酸鋁，其進一步分解為氫氧化鋁沉淀，從而有效降低土壤中的致酸離子，穩定和鞏固對土壤的降酸效果。
[0022]同時，當土壤中氫離子消耗到一定程度后與所述粉煤灰的反應基本停止，所述降酸內芯的包覆層暫停消耗，當土壤返酸后所述降酸內芯的包覆層重新開始發揮作用，抵抗土壤返酸，緩解土壤二次酸化的問題。另外，所述粉煤灰被反應后可釋放出鈉、鉀、鈣、鎂等堿金屬元素，彌補酸性土壤因淋失嚴重而導致堿金屬元素缺乏，引起土壤酸化的問題，有利于緩解土壤返酸。
[0023]另外，本專利技術還對堿渣進行了改性使其轉換成以硅酸三鈣為主要成分的產物，所述硅酸三鈣水化后形成凝膠體可以將各組分顆粒膠結為一體，進而使降酸內芯外殼中的粉煤灰和木質顆粒膠結形成硬化的包覆層對草木灰內核微粒進行前期封存。另外，所述硅酸三鈣水化后形成氫氧化鈣也可以發揮土壤降酸的作用。同時，本專利技術還在所述生物碳顆粒
和氧化鈣中加入了上述的改性堿渣，從而使生物碳顆粒膠結形成硬化的多孔包覆層。該包覆層不僅能夠利用其中的氧化鈣形成的堿性物質和水化產生的氫氧化鈣在前期對土壤進行快速降酸，而且該包覆層還具有良好的保水和透氣功能，所述保水功能可以加速離子在土壤和降酸內芯之間的快速傳遞，提高降酸效率；而所述透氣功能可以有效降低土壤的板結，改善土壤結構，優化土壤微生物的生存環境。
具體實施方式
[0024]需要說明的是，文中所使用的所有專業與科學用語與本領域熟練人員所熟悉的意義相同，除非另行定義。本專利技術所使用的試劑或原料均可通過常規途徑購買獲得，如無特殊說明，本專利技術所使用的試劑或原料均按照本領域常規方式使用或者按照產品說明書使用。
[0025]此外，任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本專利技術方法中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)改性堿渣的制備：將主要成分為碳酸鈣和硫酸鈣的堿渣與二氧化硅粉末混勻后進行煅燒，使堿渣轉換成以硅酸三鈣為主要成分的產物，將該產物粉碎，即得改性堿渣，備用；(2)降酸內芯的制備：將草木灰與粉煤灰混合后造粒得到的內核微粒，然后在其表面包覆含有粉煤灰、木質顆粒、改性堿渣和水的漿料包覆層，完成后靜置，即得降酸內芯；(3)生物碳改良劑的制備：將生物碳顆粒、氧化鈣、所述改性堿渣混合后制成漿料，將該漿料包覆在所述降酸內芯的表面，完成后靜置，形成以膠結碳為主體結構的外包覆層的生物碳改良劑。2.根據權利要求1所述的用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述堿渣與二氧化硅的比例為鈣元素：硅元素的摩爾比為3：1.1～1.25。3.根據權利要求1所述的用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，煅燒溫度為1050～1200℃，時間為0.5～1.5小時；優選地，在步驟(1)中，所述改性堿渣的粒徑為350～500目。4.根據權利要求1所述的用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述草木灰與粉煤灰的重量份比為13～18份：2～5份。5.根據權利要求1所述的用于酸性土壤的生物碳改良劑的制備方法，其特征在于，在步驟(2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳尚龍，姜夢，趙節昌，張文莉，張建萍，劉恩岐，劉輝，李超，繆旭艷，
申請(專利權)人：徐州工程學院，
類型：發明
國別省市：
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